智能電網(wǎng)電子技術(shù)的運用

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摘要:文章指出，智能電網(wǎng)是指電網(wǎng)的智能化，它在高技術(shù)和高速度的基礎(chǔ)上集成，通過對整個電網(wǎng)系統(tǒng)的自動化和控制化管理，實現(xiàn)高速、高效的全程自動化的控制管理，將整個電網(wǎng)系統(tǒng)中調(diào)度從人為的低效率管理中解放出來，最終的決策管理交由電網(wǎng)管理人員負責(zé)，而基本的電力傳輸、電力調(diào)度和電力控制等多個電力系統(tǒng)中的流程由系統(tǒng)自動完成，極大地提高了管理效率并降低了管理成本。

關(guān)鍵詞:智能電網(wǎng)；電子技術(shù)；自動化管理

智能電網(wǎng)建立在現(xiàn)代工業(yè)化進程高速發(fā)展的時代，科技的進步推動工業(yè)化進程的加速，工業(yè)化進程的要義是提高機械化的水平。智能電網(wǎng)是區(qū)別于傳統(tǒng)的電網(wǎng)技術(shù)，智能電網(wǎng)力求改變傳統(tǒng)電網(wǎng)由人力控制的不足，使電網(wǎng)管理做到信息化、智能化、高效率和低風(fēng)險。要實現(xiàn)這種控制的自動化需要對電網(wǎng)中運用的電子技術(shù)進行分析，分析電子技術(shù)的可利用性，將其高效地應(yīng)用在電網(wǎng)的自動化和智能化控制中。

1電子技術(shù)

電子技術(shù)包括電子系統(tǒng)集成、電子通信、電子無線電技術(shù)等多個領(lǐng)域，這些領(lǐng)域應(yīng)該都與智能電網(wǎng)有一定的關(guān)聯(lián)性。其中，電子通信和電子系統(tǒng)集成是與智能電網(wǎng)非常有關(guān)聯(lián)性的領(lǐng)域。電子系統(tǒng)集成能夠?qū)㈦娋W(wǎng)中各個組件部分按照既定的規(guī)則進行組合，保證各個部件之間能夠正常工作。電子系統(tǒng)集成可以說是智能電網(wǎng)系統(tǒng)的實際落地控制，智能電網(wǎng)依賴集成的電子系統(tǒng)進行電力生產(chǎn)和傳輸。電子通信技術(shù)是智能電網(wǎng)中又一個不可或缺的部分，整個電網(wǎng)系統(tǒng)是一個巨大的控制器，控制器中各個元器件需要進行通信，保證整個系統(tǒng)的有效運行，通信的關(guān)鍵就需要電子通信技術(shù)的支撐。不僅如此，各地電力系統(tǒng)之間進行數(shù)值和其他參數(shù)通信時都依賴電子通信的支撐。電網(wǎng)屬于影響國民經(jīng)濟命脈的行業(yè)，稍有不慎，則會產(chǎn)生非常大的影響。下面就電子技術(shù)中電子系統(tǒng)集成和電子通信作具體介紹。

1.1電子半導(dǎo)體傳輸元器件

半導(dǎo)體元器件通常以硅材料為主，硅材料主要的效用是隔熱性和化學(xué)穩(wěn)定性。半導(dǎo)體可以應(yīng)用于鎮(zhèn)流器、發(fā)光器和振蕩器等多個電子系統(tǒng)組件中。半導(dǎo)體是區(qū)別于集成電路的，集成電路通常由多個半導(dǎo)體器件并集成控制系統(tǒng)等部件構(gòu)成。半導(dǎo)體同時也是晶體二極管的主要構(gòu)成部件，晶體二極管具有信號放大、信號增強、信號變換和信號接收等多種功能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。晶體二極管能夠覆蓋的頻率很廣，可從低頻開始直至紅外和光波。隨著科技的進步，又不斷產(chǎn)生微波半導(dǎo)體等部件，微波半導(dǎo)體以其獨特性迅速發(fā)展，不斷升級，已經(jīng)實現(xiàn)工作頻率的不斷提高，相應(yīng)的噪聲系數(shù)也不斷降低。由于微波半導(dǎo)體所表現(xiàn)出來的各種特點，已經(jīng)在軍事、國防和電力等多個核心產(chǎn)業(yè)發(fā)揮著重要的作用。

1.2電子對不同傳輸電路的控制決策

電力通過電路進行傳輸，不同電路狀況對電力傳輸?shù)膮?shù)要求也不同，對于遠距離傳輸則需要提高電壓，減少在線路上的損耗。同時，線況不好的地方，則需要考慮傳輸時的安全性和有效性，在減低傳輸電壓的情況下保證傳輸質(zhì)量。電力的傳輸中需要中間節(jié)點的問題，通常涉及降壓的問題，降壓通常采用降壓器將傳輸?shù)母叩蛪和ㄟ^變壓轉(zhuǎn)換為低電壓，但整個電能是不會發(fā)生變化的。電力傳輸過程可能還涉及傳輸?shù)目刂茮Q策，當(dāng)發(fā)生線路故障或者線路損耗時，需要智能地調(diào)節(jié)線路的負載情況，考慮規(guī)避一些線損較大的路段，或者通常用實時探測的方式減低電能的損耗。

1.3電子對線路功率的變換

線路功率變換是保障電力能夠有效利用的高效方式，合理地設(shè)計線路的部署情況，按照實際線路的控線狀況優(yōu)化電力線路的分配。在電路設(shè)計前，首先需要按照實際功率消耗情況，實際分配具體的電力傳輸線路，優(yōu)化電力傳輸線路的布線，保障不會發(fā)生電力重復(fù)傳輸線路導(dǎo)致電力耗損的情況。另外，對于優(yōu)化線路的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，通過合理地調(diào)配電路，保障供電節(jié)點之間的按近供應(yīng)是最大化利用電力的有效方式。電力網(wǎng)絡(luò)拓撲通常采用集中式的布線方式。

2智能電網(wǎng)中電子技術(shù)應(yīng)用

智能電網(wǎng)由精確的數(shù)據(jù)測量、精確的配電運送、精確的輸送電力運行和精確的資本管理幾大部分組成。精確的數(shù)據(jù)測量主要是用于收集電力在傳輸過程中的存儲、分析和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)構(gòu)成的一個完整的數(shù)據(jù)分析網(wǎng)絡(luò)，由電力刻表、通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)監(jiān)測管理系統(tǒng)和用戶定向系統(tǒng)組成。通過通信網(wǎng)絡(luò)，能夠在用戶和電力公司之間建立聯(lián)系，為智能電網(wǎng)中電力配送的自動化奠定基礎(chǔ)。其實現(xiàn)目的也是為了能夠可視化地提高當(dāng)前電力公司效益并減低管理成本。

2.1無功補償與電壓優(yōu)化裝置在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

電網(wǎng)的安全性至關(guān)重要，智能電網(wǎng)力求做到根據(jù)用戶需求、系統(tǒng)的變換和線路環(huán)境等多種要素的變換而實時改變，保障電力供應(yīng)的有效運行。無功補償和電壓優(yōu)化裝置是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，它能夠及時、有效地改善電網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、電力調(diào)配和電力損耗，極大地降低故障發(fā)生的概率，從而使供電能夠高效、有序地運行。另外，此種優(yōu)化裝置能夠進行形式上的自主創(chuàng)新，能夠進一步滿足智能電網(wǎng)對于高效供應(yīng)的環(huán)境的需求。對于我國當(dāng)前較為落后的供電環(huán)境和電網(wǎng)架構(gòu)，加大、加快改進電網(wǎng)系統(tǒng)改造，提升供電穩(wěn)定性勢在必行。隨著供電線路的深入，所面臨的供電環(huán)境存在著千差萬別的變化，供電裝置、供電線路和供電管理人員都需要進行一次完全提升。對于電力系統(tǒng)中使用的不可再生能源，需要極大地開發(fā)可再生資源，有效利用、調(diào)用和控制能源，促進可再生資源在電網(wǎng)中穩(wěn)定運行。利用無功補償和電壓優(yōu)化裝置使電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中進一步發(fā)展。當(dāng)前電力設(shè)備的經(jīng)濟性還有待完善，通過電子技術(shù)的革新來帶動經(jīng)濟效益的提升。總之，無功補償和電壓優(yōu)化使電力設(shè)施在質(zhì)量上得到了保障。

2.2電抗器在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

超高壓并聯(lián)電抗器能夠較為明顯地改善電路的功率損耗情況，主要可以分為幾點：降低空載和負荷線路的電容效應(yīng)，降低過大電壓消耗；較為明顯地均衡化線路傳輸過程中電壓分布；使傳輸過程中功率損耗盡可能達到平衡的狀態(tài)，防止無功功率的不合理流動，從而降低線路上電能的損耗；在與其他機組并行傳輸時能夠穩(wěn)定機組電壓，保證并行機組的高效運行；防止在機組在同步傳輸時出現(xiàn)磁頻共振的現(xiàn)象。

2.3柔性直流輸電在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

柔性直流電是一種輕量性的直流輸送電力技術(shù)，是以電壓源換流器、可關(guān)斷器件和脈寬調(diào)制技術(shù)為核心的新一代的直流輸電技術(shù)。在城市環(huán)境的電力調(diào)配系統(tǒng)、孤島效應(yīng)的配電供應(yīng)系統(tǒng)、大規(guī)模的風(fēng)電場和交并聯(lián)互聯(lián)的場景下，供電有著較強的優(yōu)勢所在。柔性直流輸電與傳統(tǒng)采用可控硅（SCR）換流裝置的高壓直流輸電相比，技術(shù)上的主要特點為：（1）VSC能夠自關(guān)斷，工作于無源換流方式，不需要電網(wǎng)提供換相電壓；（2）控制方式靈活，可同時獨立控制有功功率和無功功率，穩(wěn)態(tài)運行時不需要交流系統(tǒng)提供無功；（3）交流系統(tǒng)故障時，能夠提供緊急有功支援和動態(tài)無功支撐，提高系統(tǒng)的功角、電壓穩(wěn)定性；（4）采用VSC有利于構(gòu)成并聯(lián)多端直流輸電系統(tǒng)；（5）采用PWM技術(shù)，輸出諧波多為高次諧波，所需濾波裝置容量大大減小。

2.4自動并網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

通過電力電子技術(shù)，對電力設(shè)備和電網(wǎng)進行改造，提高電能質(zhì)量，提升電網(wǎng)輸送容量和可靠性；通過引進新的儲能設(shè)備和電源，平衡和調(diào)節(jié)新能源發(fā)電及電力需求的不穩(wěn)定性?？梢哉f，智能電網(wǎng)是解決新能源發(fā)電入網(wǎng)問題的根本途徑，而對新能源發(fā)電的兼容性也是智能電網(wǎng)的基本要求，二者通過技術(shù)、政策、經(jīng)濟、制度等手段的完善，最終將實現(xiàn)無縫、安全、自動的對接。從整體而言，智能電網(wǎng)和新能源的融合勢在必行。一方面，智能電網(wǎng)依賴新能源的補充來提升智能電網(wǎng)的一體化調(diào)配，能夠加快降低傳輸?shù)墓β蕮p耗和傳輸故障，能夠較為明顯地降低運行成本；另一方面，從環(huán)保的角度出發(fā)，新能源的出現(xiàn)也能夠極大地降低對環(huán)境的影響。

3結(jié)語

本文從智能電網(wǎng)的應(yīng)用研究出發(fā)，分析智能電網(wǎng)中涉及的電子電力技術(shù)，以實際的電力運輸為出發(fā)點闡述智能電網(wǎng)的發(fā)展方向，論述在智能電網(wǎng)的整個系統(tǒng)中存在的技術(shù)點。

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作者：吳勇翀 單位：江西科技學(xué)院